CN2893699Y - 气体传感器 - Google Patents

Abstract

一种气体传感器包括：圆柱形金属壳；检测元件，它具有位于前端侧的检测部分，该检测元件被固定在金属壳内，而检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；另外有具有通气孔的元件保护盖，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件的检测部分被该元件保护盖遮盖。设有一个延伸至金属壳前端侧的卷边圆柱形部分。元件保护盖上与金属环衬垫邻接的突出部分具有沿外圆周方向向外设置的凹入和凸出部分。这样，当卷边圆柱形部分被压缩变形时，金属环衬垫被变形因而与这些凹入和凸出部分互锁。

Description

气体传感器

技术领域

本实用新型涉及一种气体传感器，用于测量内燃机废气中的氧气浓度、空燃比状态、NOx浓度等。

背景技术

使用一个由固体电极如氧化锆组成的检测元件的一种气体传感器被认为是用于在被测量的气体如废气中检测氧气浓度等的气体传感器。具有封闭前端的一个底部圆柱形(杯状或试管状)的元件、由薄片组成的杆状(板状)元件等都可以被用作为检测元件。这些检测元件的任何一种(下文中将被称为“元件”)在其前端侧上具有一个检测部分，这个部分与要测量的气体接触。该元件的形状使得该检测部分暴露在要检测的气体中。例如，在具有一个由氧离子导体组成的底部圆柱形检测元件的一种氧传感器中，检测元件被固定在一个圆柱形金属壳内，从而使该元件的前端从金属壳的前端一侧伸出。该金属壳(下文中将被称为“壳”)被连接在内燃机的一条排气管上，它们之间为螺纹连接，例如，通过形成于该壳的外圆周表面上的外螺纹而连接。该壳被这样布置，使得检测元件的前端伸进到排气管内。这样，当形成于该检测元件的外圆周表面(外表面)上的一个电极层(测量电极层)接触废气时，形成于该检测元件的内周边表面(内表面)上的一个电极层(参考电极层)接触一种参考含氧气体(如大气)，从而根据该元件的内部和外部表面之间的氧气浓度差而产生一个电动势(电势差)。基于该电动势的一个信号被输出到一个控制电路中，从而检测到氧气浓度，并使空燃比得到控制。

这种气体传感器被连接到排气管上，从而使元件的前端伸进到排气管内。在连接时，有可能由于元件的前端与排气管发生碰撞而使元件破损。因为元件的前端是暴露在严酷的环境或条件下，例如高温废气或热循环，因此有必要保护该固体电解质的检测元件或形成于检测元件前表面上的电极层。因此，一般在该元件的前端上连接有一个带有足够多通风孔(通气孔)的金属元件保护盖(也称作为“保护管”、“护盖”或“元件盖”)。这样，废气能够通过这些通气孔，从而使废气接触元件外表面上的测量电极层。

这种元件保护盖(下文中将被称为“护盖”)的外形为杯状，从而使从金属壳前端伸出的元件前端被该护盖盖住。将该元件保护盖固定在金属壳上的典型方法包括一种焊接结构，即在护盖被固定在壳的前端上之后使用激光焊或阻焊，另外还有一种利用卷边的固定方法(日本专利公报No.15221/1993)。这种卷边如下所述实现。首先，在元件保护盖的后端侧开口端的外周边上设有一个突出部分，如突出到外侧(向外)的一个凸缘。另一方面，在金属壳的前端区域中设有一个前端车削端面，在该前端车削端面的外圆周上设有一个卷边圆柱形部分，从而当元件保护盖被嵌入到金属壳内时，包含该凸缘的端部就被该卷边圆柱形部分包围。当端部位于圆柱形部分内时，该圆柱形部分在轴向上被压缩变形同时向内弯曲。圆柱形部分的这种压缩变形，即，卷边，允许该凸缘彻底被压靠在金属壳的前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上。在这种利用卷边的固定结构中，有插入一个金属环(衬垫)以改善固定力的一种技术(日本实用新型公开No.186061/1987)。

在日本专利公报No.15221/1993中所述的元件保护盖(保护管)的固定结构中，可能会在该元件保护盖中出现噪声或移动的问题。这是因为压缩变形卷边部分的折回边缘会由于高温废气或重复热循环而松开，从而使元件保护盖被完全固定。特别是在这种结构中，由于元件保护盖倾向于沿壳的外螺纹轴线周围松开，因此固定力的可靠性是一个问题。利用卷边的这种结构发生松脱的原因，除热循环之外，还被认为是存在有卷边时在各个部件中产生的残余应力、压缩变形部分的回扣等。

在日本实用新型公开No.186061/1987中所述的元件保护盖(护盖)的固定结构中，通过插入金属环衬垫而使固定力得到加大，但仍然存在卷边部分发生松脱的可能。

发明内容

本实用新型是在考虑了现有技术的上述问题而完成的。因此，本实用新型的一个目的是提供一种结构，该结构用于通过卷边而将元件保护盖固定在壳上，即，通过利用足够强的固定力而使壳的卷边圆柱形部分压缩变形，使卷边部分能够有效地被防止松脱。

(1)本实用新型的上述目的通过提供下述的部件而实现，在第一方面，提供一种气体传感器，它包括：一个圆柱形金属壳；一个在前端侧设有检测部分的检测元件，该检测元件被固定在金属壳内，而检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；另外还有一个具有通气孔的元件保护盖，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件的检测部分被元件保护盖盖住；该金属壳包括设在前端区域上的一个环形前端车削端面，以及一个卷边圆柱形部分，它延伸向该前端车削端面的外圆周上的前端侧；元件保护盖包括一个突出部分，它从元件保护盖的后端侧向外延伸，并被容纳在卷边圆柱形部分内，元件保护盖的突出部分位于卷边圆柱形部分内，而一个金属环衬垫被布置为紧贴该突出部分的前端车削端面，卷边圆柱形部分朝着前端车削端面被压缩变形同时向内弯曲而遮盖金属环衬垫，从而使元件保护盖的突出部分通过金属环衬垫而被压在前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上；其中：与金属环衬垫相接的元件保护盖的突出部分包括沿外圆周方向向外布置的凹入和凸出部分，从而在卷边圆柱形部分压缩被变形时使金属环衬垫变形而与这些凹入和凸出部分互锁。

根据上述(1)的实施例，一个典型的例子，其中在元件保护盖的后端侧的开口端上的突出部分包含沿外圆周方向向外布置的凹入和凸出部分，它包含从突出部分所在的区域中和其他区域中形成的外齿。另外在形成外齿的情况下，这些外齿(凸出部分)可以沿形成凸出部分的环状凸缘的外圆周布置。这些外齿可以在元件保护盖的开口端(基端)的整个外圆周上布置，或者可以布置具有凹槽的齿，从而设置一个齿(凸出部分)或多个齿(凸出部分)。在设置多个齿(凸出部分)的情况下，这些齿可以在圆周方向上以规则角间距布置或以非规则的角间距布置。此外，在本实用新型中所使用的金属环衬垫不一定是一种连续环。例如，一种由环状缠绕的金属线组成的端环可以被使用为金属环衬垫。另外，该金属环衬垫优选为由硬度低于金属壳或元件保护盖材料的金属组成。

根据上述(1)的实施例，由于金属环衬垫变形而与凹入和凸出部分互锁，与背景技术中使用不能使金属环衬垫变形的卷边固定结构相比，元件保护盖能够更牢固地被固定在金属壳上。此外，通过这些凹入和凸出部分，形成了在壳的前端车削端面和盖的突出部分之间的一个压力结合部分、以及在金属环衬垫和压缩变形卷边圆柱形部分之间的一个压力结合部分，从而使具有凸出部分的区域被压力结合而在圆周方向上承受相对较高的压力。由于通过这样获得承受相对较高压力的区域，从而使盖的固定力增大。这样，元件保护盖能够被一个较高的固定力固定，从而防止元件保护盖发生噪声或移动。

(2)在一个优选实施例中，提供了一个根据上述(1)的气体传感器，其中：取代包含沿外圆周方向向外布置的凹入和凸出部分的元件保护盖的突出部分，提供了形成为环状凸缘的元件保护盖的突出部分；另外凸缘的前端车削面沿圆周方向设有凹入和凸出部分，使得金属环衬垫变形因而与凹入和凸出部分互锁。

在根据上述(1)的气体传感器中，与元件保护盖的突出部分的凹入和凸出部分互锁的金属环衬垫优选地从突出部分上与金属环衬垫邻接的表面(前端车削面)上开始变形，并嵌入到用于形成凹入和凸出部分的相邻凸出部分之间的每个凹入部分中。至于与突出部分的凹入部分和凸出部分互锁的金属环衬垫的变形程度，金属环衬垫不必要变形得与突出部分的整个厚度——即，若突出部分为一个凸缘，与该凸缘的整个厚度——互锁。相应地，在上述(2)的结构中能够获得与上述(1)相同的效果。一个例子，其中凸缘的前端车削面具有如上(2)所述的沿圆周方向的凹入和凸出部分，包含了这样一种形状，其中前端车削面在圆周方向被间隔地升高或沉下。

(3)在一个优选实施例中，提供了根据上述(1)或(2)的一种气体传感器，其中：元件保护盖由一个包含多个元件保护盖的组件取代；金属环衬垫被设成与其中一个位于最外侧的元件保护盖的突出部分的前端车削面邻接；凹入和凸出部分形成于位于最外侧的元件保护盖的突出部分上，这样，当卷边圆柱形部分被压缩变形时，金属环衬垫变形而与这些凹入和凸出部分互锁。

该气体传感器可以具有一个元件保护盖(一层)或由多个(一般为两个)元件保护盖组成的组件，该组件被固定在金属壳上。在这样一种组件中，各个元件保护盖上的通气孔被设成不相互重叠。这样，要被测量的气体、水等不能够直接与元件表面相撞。另外在元件保护盖的组件被固定在金属壳上的情况下，当凹入和凸出部分被设在位于最外侧上的元件保护盖的突出部分上时，能够获得与上述(1)相同的效果。也就是说，由于金属环衬垫变形而与元件保护盖开口端的外圆周上的突出部分上的凹入和凸出部分互锁，每个元件保护盖被牢固地固定在金属壳上。

(4)在另一方面，本实用新型提供了一种气体传感器，它包括：圆柱形金属壳；检测元件，它具有设在其前端侧上的检测部分，该检测元件被固定在金属壳内，同时检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；另外还有元件保护盖，它带有通气孔，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件从金属壳前端侧伸出的区域被该元件保护盖遮盖；金属壳包含位于金属壳前端部分内的环形前端车削端面，从而使检测元件被包围在该环形前端车削端面中，另外有卷边圆柱形部分，它延伸至前端车削端面的外圆周上的前端侧；元件保护盖包含突出部分，它从元件保护盖的后端侧向外延伸，并被容纳于卷边圆柱形部分内，元件保护盖的突出部分位于卷边圆柱形部分内，卷边圆柱形部分朝着前端车削端面被压缩变形同时向内弯曲而遮盖该突出部分，使元件保护盖的突出部分被压在前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上；其中：元件保护盖的突出部分包含沿外圆周方向而向外设置的凹入和凸出部分，而金属环衬垫被设在卷边圆柱形部分内的前端车削端面和元件保护盖的突出部分的后端车削面之间，从而在卷边圆柱形部分被压缩变形时，金属环衬垫被变形而与凹入和凸出部分互锁。

如(4)所述的实施例与如(1)所述的实施例的不同之处在于，金属环衬垫被设在壳的前端车削端面和盖的突出部分之间。因此，如(4)所述的实施例是如(1)所述的实施例的一个修改。另外在文中，在上述(4)的实施例中基本能够获得如(1)所述相同的效果。也就是说，由于金属环衬垫被变形而与元件保护盖的突出部分的凹入和凸出部分互锁，与背景技术中使用不能够使金属环衬垫变形的卷边固定结构相比，这种变形能够使元件保护盖更加牢固地固定在金属壳上。此外，由于形成了壳的前端车削端面与金属环衬垫之间的一个压力结合部分，以及金属环衬垫与压缩变形卷边圆柱形部分之间的一个压力结合部分，凹入和凸出部分中的凹入部分所处的区域被压力结合，从而在圆周方向上承受相对更高的压力。因此，能够提高盖的固定力。

(5)此外，在一个优选实施例中，提供了根据上述(4)的一种气体传感器，其中：形成为一个环状凸缘的元件保护盖突出部分取代了包含沿外圆周方向向外布置的凹入和凸出部分的元件保护盖突出部分；该凸缘的后端车削面具有沿圆周方向的凹入和凸出部分，从而使金属环衬垫变形而与这些凹入和凸出部分互锁。

该结构对应于上述(2)中的结构。从上述的说明中明显可以看出，在上述(5)的结构中也能够获得如(4)所述相同的效果。

(6)此外，在一个优选实施例中，提供了如上述(4)或(5)的一种气体传感器，其中：元件保护盖被一个由多个元件保护盖组成的组件取代；凹入和凸出部分形成于其中一个位于最内侧的元件保护盖的突出部分上，而金属环衬垫被布置在卷边圆柱形部分内的前端车削端面和位于最内侧的元件保护盖的突出部分的后端车削面之间，从而当卷边圆柱形部分被压缩变形时，金属环衬垫被变形而与凹入和凸出部分互锁。另外当元件保护盖组件被这样固定在金属壳上的情况下，当凹入和凸出部分被设在位于最内侧的元件保护盖的突出部分上时，能够获得如上述(4)所述相同的效果。也就是说，每个元件保护盖被牢固地固定在金属壳上。这是因为金属环衬垫被变形而与元件保护盖开口端的外圆周上的突出部分的凹入和凸出部分互锁。

附图说明

图1是显示了根据本实用新型的一个气体传感器的一个实施例的半剖正视图，和显示了一个元件保护盖连接到金属壳上的放大视图。

图2是如图1所示的气体传感器中所使用的一个元件保护盖的半剖正面放大视图。

图3是图2的平面视图。

图4A和4B是对在如图1所示的气体传感器中固定元件保护盖的过程的解释性视图。

图5A和5B是对在如图4A和4B中的金属壳的一个卷边圆柱形部分进行压缩变形的过程的解释性视图。

图6是在图5B上沿线段T-T截取的部分扩大平面视图。

图7是显示了元件保护盖的突出部分的凹凸部分的另一个例子的平面视图。

图8是显示了在根据以上(2)所述的优选实施例的气体传感器中所使用的一个元件保护盖的半剖正面放大视图，和该元件保护盖的部分放大视图。

图9是图8的仰视图。

图10是根据以上(2)所述的优选实施例的、使用如图8和9所示的元件保护盖的一个气体传感器的部分放大剖视图。

图11是根据以上(3)所述的优选实施例的一个气体传感器的半剖正视图，和显示了内外保护盖连接到金属壳上的放大视图。

图12是根据以上(4)所述的优选实施例的一个气体传感器的半剖正视图，和显示了保护盖连接到金属壳上的放大视图。

图13是显示了在根据以上(5)所述的优选实施例的气体传感器中所使用的一个元件保护盖的半剖正面放大视图，和该元件保护盖连接到金属壳上的放大视图。

图14是图13的平面视图。

图15是显示了根据以上(6)所述的优选实施例的一个气体传感器的半剖正面视图，和显示了内外保护盖连接到金属壳上的放大视图。

具体实施方式

下面将结合图1至6对根据本实用新型的气体传感器的一个实施例进行详细的说明。但是，本实用新型不应被认为仅限于该实施例。

在这些附图中，该实施例的传感器1包括：一个圆柱形金属壳2，它具有同轴的阶梯，使得在轴线G方向上的一个中间部分具有较大的直径；一个底部为圆柱形的检测元件15，它被布置/固定在壳2内；一个输出终端元件31，它被布置在后方上的一个圆柱形内保护衬套25内(在图1的上部)；以及一个元件保护盖12，它遮盖住从金属壳2的前端侧伸出的检测元件15的前端15a侧(在图1的下部侧)上的检测部分。传感器1的构造如下所述。

例如，金属壳2由SUS430组成。金属壳2具有一个小直径的孔3，它的形成使得前端侧(在图1的下部侧)上的内表面在剖视图上具有类似小圆环的形状。在该小直径孔3的上端(如图1所示)圆周地设有一个内圆周阶梯部分4，它的直径向上逐渐增大。在内圆周阶梯部分4的后方(在图1的上部)形成有一个笔直的、在剖视图上形状像圆圈的圆柱形内圆周表面5。在该圆柱形内圆周表面5的后方，通过一个直径向上逐渐增大的锥形面6而设有一个圆柱形部分7，它具有一个直径大于内圆周表面5的直径的内圆周表面8。该圆柱形部分7的后端区域被设为一个细薄部分7b。该细薄部分7b被一个模具(没有显示)压在后端上，使得该细薄部分7b在从一个与传感器1的轴线G同轴的圆柱形状态被向后端侧压缩变形同时向内弯曲。形成于衬套25前端部分上的一个凸缘28位于圆柱形部分7内。一个由金属线组成的O形环状衬垫30被插入在凸缘28的后端表面中。当圆柱形部分7的细薄部分7b被压缩变形时，凸缘28便压在前端侧上，压挤位于凸缘28前端侧上的密封元件(如滑石粉)21。通过对密封元件21的压挤，插在金属壳2上的检测元件15被固定，同时保证了检测元件15的密封性。检测元件15在其长度方向(轴线G)上的中间部分具有一个外圆周凸出部分(凸缘)16。该外圆周凸出部分16具有一个大的直径，并沿着外圆周表面布置。当该外圆周凸出部分16被金属壳2的内圆周阶梯部分4通过一个板状衬垫13支撑时，一个由金属(Ni)线组成的环状衬垫18被布置在外圆周凸出部分16的基部(后端)侧上。如图1所示填充在衬垫18之上的一个环形空间的密封元件21被压缩。一个形成为像圆筒那样弯曲的终端元件31被插入在衬套25内。一个前端区域的小直径部分(内连接终端)32被通过压力而连接到元件15内表面上的参考电极层(没有显示)上。

另一方面，一个用于与排气管H连接(螺纹连接)的带有加大直径的六边形部分9相对于圆柱形内圆周表面5而形成了金属壳2的一个径向向外的部分。一个用于与排气管(螺纹孔)H连接的外螺纹10被设在该六边形部分9下部的小直径孔3的外圆周上。在图1中，附图标记w表示一个用于在拧紧螺纹时作为密封的垫圈。一个与外螺纹10同心(同轴)的并且环状地形成一个与轴线G垂直的平面的前端车削端面10a被设在外螺纹10的前端区域内和小直径孔3的前端上。一个外直径稍小于外螺纹10内径的、由细薄圆柱形部分组成的卷边圆柱形部分(圆柱形部分)11被设在前端车削端面10a的外侧，从而与前端车削端面10a和外螺纹10同心。元件保护盖12被布置在卷边圆柱形部分11内，并通过一个金属环衬垫14固定。这种固定是通过卷边而实现的，即卷边圆柱形部分11的前端区域在被向内弯曲(向轴线G)时被压缩向后端侧(图1的上部)变形。在压缩变形前，卷边圆柱形部分11的外形为与轴线G同轴的一个圆筒，如图1上的放大视图中的双点划线所示。此外，该卷边圆柱形部分11前端区域的外圆周表面向下变细。

下面将更加详细地说明元件保护盖12和它的固定。如图2所示，本实施例中的元件保护盖12的形状像一个底部的杯子。该元件保护盖12具有一个圆柱形部分(圆筒形状部分)12b作为侧部，和一个底部12t。在该圆柱形部分12b的足够多的位置上设有通气孔12c，从而使检测元件15能够很好地与废气接触，同时也保护该检测元件。有一个通气孔12c被设在底部12t的中心上。一个向外突出的环形突出部分12d被设在圆柱形部分12b的一个开口端(图2的上端)的外圆周上(见图3)。在该实施例中，突出部分12d沿着外圆周方向向外凹凸，从而形成由凹入部分12e和凸出部分12f组成的外齿(见图2和3)。圆柱形部分12b的开口端的内径被设为基本与小直径孔3的内径相等。在突出部分12d所在的区域的最大外径被设为稍小于卷边圆柱形部分11的内径。这样，元件保护盖12的开口端上除了突出部分12d的区域形成为，装配入卷边圆柱形部分11并与前端车削端环形表面10a相邻接。在该实施例中，元件保护盖12是由一块SUS310S板被压模而成的。虽然图3显示了每个凹入部分12e的深度大约等于突出部分12d从凸出部分12f突出的长度的一半，但本实用新型并不受限于此。例如，每个凹入部分12e的深度可以等于突出部分12d的整个突出长度，或者可以进一步延伸至圆柱形部分12b上。在这种情况下，该突出部分是由从圆柱形部分12b向外突出的凸出部分12f形成。

因此，元件保护盖12的开口端位于卷边圆柱形部分11内，这样，检测元件15从金属壳2的前端侧突出的区域被元件保护盖12盖住。元件保护盖12如下所述而被固定在金属壳2上(见图4A，4B，5A和5B)。即，元件保护盖12的外圆周开口端侧上的突出部分12d的后端车削面12g首先被布置成与卷边圆柱形部分11内的环形前端车削端面10a相邻接(见图4A和5A)。在这种情况下，在该实施例中，金属环衬垫14被布置成配合在元件保护盖12的圆柱形部分12b上，并与突出部分12d的前端车削面12h相邻接(见图4A和5A)。一个由镍金属线组成的、在剖视图上形状像圆环的端环(挡圈)被弯曲成一个圆环。该圆环被用作为金属环衬垫14。在该实施例中，卷边是在这种状态下进行的，从而使卷边圆柱形部分11在朝着环形前端车削面10a而被压缩变形同时向内弯曲，如图4B和5B所示。而如图5A和5B所示，卷边圆柱形部分11是这样被压缩变形(卷边)的，其前端区域在变形前从与传感器1同轴的圆柱形状态被具有如图5A和5B所示截面的模具D的力P压向后端侧。这样，就完成了卷边，使得卷边圆柱形部分11在压缩变形同时向内(向轴线G)弯曲。突出部分12d和金属环衬垫14被变形，从而被压缩在变形的卷边圆柱形部分11和环形前端车削端面10a之间，从而将元件保护盖12固定到金属壳2上。

在这种固定中，元件保护盖12的突出部分12d是由包括沿着外圆周方向向外形成的凹入和凸出部分组成的(见图3)。因此，在压缩变形中，金属环衬垫14被变形从而相对地与凹入和凸出部分互锁(连接)(见图5B和6)。也就是说，金属环衬垫14被变形从而插入到齿(凸出部分12f)间的凹入部分12e中。图6是在图5B上沿线段T-T的部分展开平面视图。在本实施例中，由于用来将元件保护盖12固定到金属壳2上的力是由这种互锁变形来增大的，因此元件保护盖12被紧紧地固定在金属壳2上。在这种固定中，在壳2的前端车削端面10a与盖12的突出部分12d的后端车削面12g之间、以及在金属环衬垫14与压缩变形卷边圆柱形部分11之间都形成了压力结合部分，因此由设有凸出部分12f的区域所承受的压力在圆周方向上变得相当高。在本实施例中，认为固定力的增大的同时由凸出部分12f所承受的压力也会增大。因此，当具有这种将元件保护盖12固定到金属壳2上的结构的传感器1使用于传感器1通过壳2上的外螺纹10而被螺纹固定在发动机的排气管H上的情况下，元件保护盖12能够被防止松动或发出噪声，因而被防止沿轴线G转动。

下面的试验是为了演示本实用新型的效果。

使用了上述的传感器1。传感器1的壳2被固定。沿轴线G的转动力被施加到固定在壳2上的元件保护盖12上。测量了用于开始转动的力矩。将该力矩与一种背景技术产品所产生的力矩进行了对比，其中在该背景技术产品中，固定了一个在突出部分12d上不设有凹入部分和凸出部分的盖子。结果，相对于背景技术产品，根据本实施例的产品获得了一个更大的用于开始转动的力矩，大约是背景技术产品的200％至250％。也就是说，这个结果证明了本实用新型的效果。

虽然上述的实施例描述了这样的情况，其中元件保护盖12的突出部分12d具有类似外齿的凸出部分12f，并且从轴线G的方向看是规则角间隔布置的，但是凸出部分12f可以设成非规则角间隔布置。凸出部分12f也不必是如图3所示的长方体形。如图7上的元件保护盖12所示，相对于凸出部分12f，凹入部分12e可以是圆弧形，或者相反，凸出部分为圆弧形。

下面将结合图8至10而说明根据上述(2)的一个实施例。在该实施例中，取代之元件保护盖12的突出部分12d(在上述实施例中沿外圆周方向而向外凹凸设置)，使用了如向外突出的一个环状凸缘并具有一个沿圆周方向凹凸布置(凹入部分12e和凸出部分12f)的前端车削面(图8的下表面)的突出部分12d。该实施例的不同之处在于，金属环衬垫14受变形而与凹入部分和凸出部分互锁，如图10所示。因此，下面将说明不同之处，其中相同的附图标记指代相同的部件。这个规则适用下面的所有实施例。

也就是说，在这个实施例中，元件保护盖12的突出部分12d被设置为一个环状凸缘，具有预定深度h(如，形成元件保护盖的平板的厚度的一半)的每个凹入部分12e以预定圆周齿距间隔地设置在突出部分12d的前端车削面12h上，这样，突出部分12d在沿圆周方向上设有凹入和凸出部分(凹入部分12e和凸出部分12f)。同样在该实施例中，由于金属环衬垫14受变形而与凹入和凸出部分(凹入部分12e和凸出部分12f)相对互锁，因此能够获得上述实施例的同样效果。即，在如图1所示的实施例中，金属环衬垫14与元件保护盖12的突出部分12d上的凹入和凸出部分互锁，没有使用突出部分12d的整个厚度。另外，在根据该实施例的元件保护盖12中，其中具有预定深度h的每个凹入部分12e被适当地布置在突出部分12d的前端车削面12h上，也能够获得如图1所示的实施例的同样效果。

下面将结合图11而说明根据上述(3)的一个发明实施例。在该实施例中，在如图1所示的实施例中的元件保护盖被一个内和外元件保护盖12的组件而取代，从而使金属环衬垫14邻接在外元件保护盖12的突出部分12d的前端车削面12h上。也就是说，由于设置了两个元件保护盖12，使较小的内元件保护盖12和较大的外元件保护盖12相互重叠，该实施例与如图1所示的实施例的不同之处在于，较小的元件保护盖12被插在壳2的前端车削端面10a和如图1所示的实施例中的元件保护盖12之间。因此，下面将说明不同之处，其中相同的附图标记指代相同的部件。

在该实施例中，内元件保护盖12被显示为一个稍薄的盖。在内元件保护盖12作为开口端的后端的外圆周上的突出部分(凸缘)12d的外径被设成与外元件保护盖12作为开口端的后端的外圆周上的突出部分(凸缘)12d的外径相等。内元件保护盖12的突出部分12d被设成环状凸缘。该实施例与如图1所示的实施例的不同之处在于，内元件保护盖12的突出部分(凸缘)12d被夹在壳2的前端车削端面10a和元件保护盖12的突出部分12d之间。这样，在本实用新型被实施为这样一种元件保护盖12的组件时，与只有单个保护盖的组件结构相比，它能够获得更大的固定力。在该实施例中，内和外盖子上的通气孔12c被设成不相互重叠。这样，要被测量的气体就不能与元件15的检测部分直接相撞。另外在使用如图8和9所示的盖子作为如图11所示的外元件保护盖的情况下，能够获得相同的效果。

下面将结合图12而说明根据上述(4)的一个发明实施例。在该实施例中，如图1所示的实施例的金属环衬垫14被设在环形前端车削端面10a与卷边圆柱形部分11内的元件保护盖12的突出部分12d的后端车削面12g之间。在这种情况下，卷边圆柱形部分11朝着前端车削端面10a而被压缩变形同时向内弯曲。也就是说，该实施例与如图1所示的实施例的不同之处在于金属环衬垫14所处的位置。对于固定元件保护盖12的结构来说，金属环衬垫14的压缩变形的作用和效果完全一样。在这，相同的附图标记指代相同的部件，同时省略了相应的详细说明。

当如图13和14所示的一个元件保护盖12被使用在如图12所示的实施例中，就组成了根据上述(5)的一个实施例。也就是说，当元件保护盖12的突出部分12d的形状不像外齿而像具有预定厚度的环状凸缘，该凸缘的后端车削面(图13的上表面)沿着如图13和14所示的圆周方向而凹凸布置(凹入部分12e和凸出部分12f)。即，从图13的放大视图中可以明显看出，在使用这种元件保护盖12时，能够获得与如图12所示的实施例完全相同的效果。

图15显示了根据上述(6)的一个实施例。在该实施例中，如图12所示的实施例中的元件保护盖被一个内和外元件保护盖12的组件所取代。凹入和凸出部分被设在内元件保护盖12的突出部分12d上，从而使金属环衬垫14与突出部分12d的后端车削面12g邻接。外元件保护盖12的突出部分12d被设成一个环状凸缘。在被设成为凸缘的突出部分12d被布置在凹凸设置的突出部分12d和卷边圆柱形部分11之间的条件下，卷边圆柱形部分11被压缩变形。也就是说，设置了两个元件保护盖12，使得内部的小直径盖12和外部的大直径盖12相互重叠。该实施例与如图12所示的实施例的不同之处在于，另一个不具有凹凸部分的元件保护盖12被插在元件保护盖12和卷边圆柱形部分11之间。在该实施例中，内元件保护盖12被显示为一个稍薄的盖子。因此，在这种元件保护盖12相互重叠的结构中，仍然可以获得更大的固定力。另外在如图13和14所示的元件保护盖被使用为如图15所示的内元件保护盖，也可以获得相同的效果。

本实用新型不受上述实施例的限制，可以在进行各种设计改变的情况下实施。例如，若元件保护盖的突出部分形状象沿外圆周方向向外凹凸的外齿，从上述的轴线方向看，每个齿不一定为长方形。可以使用任何适当的外形作为元件保护盖的突出部分的外形。例如，元件保护盖的突出部分形成可以象由沿着圆周方向的重复凹入和凸出圆弧组成的波浪形部分。尽管上述的说明中用于形成突出部分的凹入和凸出部分被设在圆柱形部分的外径外部，但是凸出部分也可以被设成从圆柱形部分的外圆周面上延伸。在这种情况下，从轴线方向看，相邻凸出部分之间的凹入部分的径向尺寸(突出量)变得较大，从而改善了金属环衬垫的互锁特性。另外，当设有凸出部分，这些凸出部分可以规则角间距布置或非规则角间距布置。在任何一种情况下，当金属环衬垫变形而与凹入和凸出部分相对互锁时，能够获得更大的固定力。

另外在元件保护盖的突出部分被设成为环状凸缘、同时该凸缘的前端车削面或后端车削面具有沿圆周方向的凹入和凸出部分的情况下，从轴线方向看，这些凹入和凸出部分不必为长方形。特别地，突出部分可以是这样的，使得金属环衬垫被变形而与这些凹入和凸出部分互锁。这种情况下的每个凹入部分的深度h可以基于金属环衬垫与凹入和突出部分互锁状态的考虑而设置。另外，本实用新型也适用一种保护盖的组件。元件保护盖的数量不一定是2个。

尽管上述的说明中，本实用新型的实施是利用了一种圆柱形盖子作为元件保护盖，本实用新型同样可以被实施为使用半球形或拱形盖子作为元件保护盖。尽管上述的说明中使用了一个端环作为金属环衬垫，本实用新型同样适用于使用连续环作为金属环衬垫的情况。尽管上述的说明中金属环衬垫在变形前具有环形的截面，但是金属环衬垫形状的设计可以适当改变。尽管上述的说明中金属环衬垫由镍组成，本实用新型却不受此限制。此外，如上所述，金属环衬垫优选为由一种硬度低于金属壳或元件保护盖的金属组成。

尽管上述的说明中本实用新型实施为使用一个底部杯状的氧传感器作为检测元件，但是本实用新型中的检测元件的形状不受此限制。例如，本实用新型自然可以实施为使用通过固定一个板状或杆状检测元件而准备的传感器。另外，本实用新型可以实施为使用各种除氧传感器之外的气体传感器。

本申请基于日本专利申请JP2004-282467，申请日2004年9月28日，该申请的完整内容在本文中通过引用而结合，若详述则完全一样。

Claims (10)

1.一种气体传感器，包括：

圆柱形金属壳；

在其前端侧设有检测部分的检测元件，该检测元件被固定在金属壳内，而检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；以及

具有通气孔的元件保护盖，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件的检测部分被元件保护盖盖住，其特征在于，

该金属壳包括设在金属壳前端区域内的环形前端车削端面，以及卷边圆柱形部分，它延伸到该前端车削端面的外圆周上的前端侧，

该元件保护盖包括突出部分，它从元件保护盖的后端侧向外延伸，并被容纳在卷边圆柱形部分内，元件保护盖的突出部分位于卷边圆柱形部分内，而金属环衬垫被布置为紧贴该突出部分的前端车削面，卷边圆柱形部分朝着前端车削端面被压缩变形同时向内弯曲而遮盖金属环衬垫，从而使元件保护盖的突出部分通过金属环衬垫而被压在前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上，其中：

与金属环衬垫邻接的元件保护盖的突出部分包括沿外圆周方向向外布置的凹入和凸出部分，从而在卷边圆柱形部分被压缩变形时使金属环衬垫变形因而与这些凹入和凸出部分互锁。

2.一种气体传感器，包括：

圆柱形金属壳；

在其前端侧设有检测部分的检测元件，该检测元件被固定在金属壳内，而检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；以及

具有通气孔的元件保护盖，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件的检测部分被元件保护盖盖住，其特征在于，

该金属壳包括设在金属壳前端区域内的环形前端车削端面，以及卷边圆柱形部分，它延伸到该前端车削端面的外圆周上的前端侧，

该元件保护盖包括突出部分，该突出部分从元件保护盖的后端侧向外延伸，并被容纳在卷边圆柱形部分内，元件保护盖的突出部分位于卷边圆柱形部分内，而金属环衬垫被布置为紧贴该突出部分的前端车削面，卷边圆柱形部分朝着前端车削端面被压缩变形同时向内弯曲而遮盖金属环衬垫，从而使元件保护盖的突出部分通过金属环衬垫而被压在前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上，其中：

元件保护盖的突出部分形成为环状凸缘；以及

该凸缘的前端车削面包含沿圆周方向设置的凹入和凸出部分，从而使金属环衬垫变形因而与这些凹入和凸出部分互锁。

3.一种气体传感器，包括：

圆柱形金属壳；

在其前端侧设有检测部分的检测元件，该检测元件被固定在金属壳内，而检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；以及

具有通气孔的元件保护盖，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件的检测部分被元件保护盖盖住，其特征在于，

该金属壳包括设在金属壳前端区域内的环形前端车削端面，以及卷边圆柱形部分，它延伸到该前端车削端面的外圆周上的前端侧，

该元件保护盖包括突出部分，它从元件保护盖的后端侧向外延伸，并被容纳在卷边圆柱形部分内，元件保护盖的突出部分位于卷边圆柱形部分内，而金属环衬垫被布置为紧贴该突出部分的前端车削面，卷边圆柱形部分朝着前端车削端面被压缩变形同时向内弯曲而遮盖金属环衬垫，从而使元件保护盖的突出部分通过金属环衬垫而被压在前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上，其中：

元件保护盖包含由多个元件保护盖组成的组件；

金属环衬垫被设成与其中一个位于最外侧的元件保护盖的突出部分的前端车削面邻接；以及

凹入和凸出部分形成于位于最外侧的元件保护盖的突出部分上，从而当卷边圆柱形部分被压缩变形时，金属环衬垫被变形因而与这些凹入和凸出部分互锁。

4.一种气体传感器，它包括：

圆柱形金属壳；

检测元件，它具有设在其前端侧上的检测部分，该检测元件被固定在金属壳内，同时检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；以及

元件保护盖，它带有通气孔，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件从金属壳前端侧伸出的区域被该元件保护盖遮盖，其特征在于，

该金属壳包含位于金属壳前端部分内的环形前端车削端面，从而使检测元件被包围在该环形前端车削端面中，另外有卷边圆柱形部分，它延伸至前端车削端面的外圆周上的前端侧，

该元件保护盖包含突出部分，该突出部分从元件保护盖的后端侧向外延伸，并被容纳于卷边圆柱形部分内，元件保护盖的突出部分位于卷边圆柱形部分内，卷边圆柱形部分朝着前端车削端面被压缩变形同时向内弯曲而遮盖该突出部分，使元件保护盖的突出部分被压在前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上，其中：

元件保护盖的突出部分包含沿外圆周方向而向外布置的凹入和凸出部分，而金属环衬垫被设在卷边圆柱形部分内的前端车削端面和元件保护盖的突出部分的后端车削面之间，从而在卷边圆柱形部分被压缩变形时，金属环衬垫被变形因而与凹入和凸出部分互锁。

5.一种气体传感器，它包括：

圆柱形金属壳；

检测元件，它具有设在其前端侧上的检测部分，该检测元件被固定在金属壳内，同时检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；以及

带有通气孔的元件保护盖，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件从金属壳前端侧伸出的区域被该元件保护盖遮盖，其特征在于，

该金属壳包含位于前端部分内的环形前端车削端面，从而使检测元件被包围在该环形前端车削端面中，另外有卷边圆柱形部分，它延伸至前端车削端面的外圆周上的前端侧，

该元件保护盖包含突出部分，它从元件保护盖的后端侧向外延伸，并被容纳于卷边圆柱形部分内，元件保护盖的突出部分位于卷边圆柱形部分内，卷边圆柱形部分朝着前端车削端面被压缩变形同时向内弯曲而遮盖该突出部分，使元件保护盖的突出部分被压在前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上，其中：

元件保护盖的突出部分形成为环状凸缘；以及

该凸缘的后端车削面具有沿圆周方向设置的凹入和凸出部分，从而使金属环衬垫变形而与这些凹入和凸出部分互锁。

6.一种气体传感器，它包括：

圆柱形金属壳；

检测元件，它具有设在其前端侧上的检测部分，该检测元件被固定在金属壳内，同时检测元件的检测部分从金属壳的前端侧伸出；以及

带有通气孔的元件保护盖，该元件保护盖被固定在金属壳上，从而使检测元件从金属壳前端侧伸出的区域被该元件保护盖遮盖，其特征在于，

该金属壳包含位于金属壳前端部分内的环形前端车削端面，从而使检测元件被包围在该环形前端车削端面中，另外有卷边圆柱形部分，它延伸至前端车削端面的外圆周上的前端侧，

元件保护盖包含突出部分，它从元件保护盖的后端侧向外延伸，并被容纳于卷边圆柱形部分内，元件保护盖的突出部分位于卷边圆柱形部分内，卷边圆柱形部分朝着前端车削端面被压缩变形同时向内弯曲而遮盖该突出部分，使元件保护盖的突出部分被压在前端车削端面上，从而将元件保护盖固定在金属壳上，其中：

元件保护盖包含由多个元件保护盖组成的组件；以及

凹入和凸出部分形成于其中一个位于最内侧的元件保护盖的突出部分上，而金属环衬垫被设在卷边圆柱形部分内的前端车削端面和位于最内侧的元件保护盖的突出部分的后端车削面之间，从而在卷边圆柱形部分被压缩变形时，金属环衬垫被变形因而与凹入和凸出部分互锁。

7.一种气体传感器，包括：

包含位于前端侧上的检测部分的检测元件；

包含通气孔的元件保护盖，该元件保护盖遮盖着检测部分；以及

圆柱形金属壳，该圆柱形金属壳包围检测元件，

其特征在于，该元件保护盖包含在后端侧向外突出的凹入和凸出部分的突出部分；该圆柱形金属壳包括位于其前端侧的固定部分，用于将突出部分卷边；并且突出部分通过与凹入和凸出部分互锁的金属环衬垫而被弯折到圆柱形金属壳上。

8.如权利要求7所述的气体传感器，其特征在于凹入和凸出部分沿着突出部分的外圆周方向向外而形成。

9.如权利要求7所述的气体传感器，其特征在于突出部分形成为环状凸缘，它具有包含所述凹入和凸出部分的前端车削面。

10.如权利要求7所述的气体传感器，其特征在于突出部分形成为环状凸缘，它具有包含所述凹入和凸出部分的后端车削面。

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